質點(particle)

質點(particle)
國立臺灣大學物理系陳乙山

質點，是一個力學模型，把現實世界中我們想探究的物體，簡化為一個帶有質量的點。將物體考慮為質點的好處在於，只要考慮被簡化後的因素，就能得出物體大致的運動情形。

質點的特性，在於它把有體積、大小的物體，用一個點來代表，使得我們不用考量物體上各個部分的運動狀態，而得以簡化問題。例如：在地球繞太陽的行星運動模型當中，我們若把地球當成一個質點，就可以用牛頓運動定律分析地球受太陽引力作用的情形，以求出軌跡，而不需要考量地球自轉(地球上各個部分的運動狀態)造成的影響。

質點模型並非任何時候都適合使用，當我們想研究的物體各個部分的運動狀態並不相同的時候，質點模型所得到的結果和現實可能就會有很大的差別。例如，一個輪子從山坡上滾下來，我們固然可以把輪子當成質點來分析它的運動情形，但因為輪子本身會轉，使得輪子上各點的速度方向並不一樣(想像一個順時針空轉的輪子，它的上緣速度方向向右，但下緣的速度方向向左，完全相反!)，此時，輪子的轉動對它整體的運動狀態影響很大(例如，輪子滾下坡時的速率和將之假設成單獨質點所算出來的值會差很多)，就不適合用質點模型來描述它的運動，而應該用剛體(rigid body)模型來簡化物體，考慮轉動造成的影響。

當我們想要研究多個質點的運動時，我們還可以將它們看成一個質點組，使得在該系統中，質點和質點的作用力相互抵消，我們只要考量外力對該質點組造成的影響即可得出質點組整體的運動情形。我們還可以求出質點組的質心(center of mass)，假想所有個別質點上的外力都施加在質心上，如此一來即可簡化計算，方便分析外力對系統的影響。

在古典物理中，質點可以具有質量或者電荷，而在量子物理中，質點可能還具有磁矩(magnetic moment)的性質。